Newton’ın Renk Kuramı nedir? Gökkuşağı nasıl oluşur? Işık dalgaları ve farklı dalga boyları, ışık tayfı nedir? Renk teorisinin açıklaması ve ışık prizması.
Newton’ın Renk Kuramı
Gökkkuşağının güzelliğine hepimiz hayran hayran bakmışızdır – Isaac Newton ise nasıl oluştuğunu açıklamıştır. Newton cam bir prizmadan geçen beyaz ışığın gökkuşağının renk tonlarına ayrıştığını keşfetmiş, bu renkleri prizmanın oluşturmadığını, zaten beyaz ışığın içinde bulunduklarını göstermiştir. Newton’ın ışık kuramı o dönemde tartışmalı olsa da bu durum kuşaklar boyunca ressamları ve biliminsanlarını etkilemesini engellememiştir.
Prizmaya beyaz bir ışık ışını düşürdüğünüzde gökkuşağının renklerine ayrışır. Gökyüzünde ortaya çıkan gökkuşakları da havadaki su damlacıklarının, gelen güneş ışınlarını aynı şekilde renk tonları tayfına ayrıştırmasıyla oluşur: kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi, lacivert ve mor.
Hepsi aynı karışımda 1660’ta odasındaki prizmalarla ışık üzerine deneyler yapan Isaac Newton, ışığın renklerinin beyaz ışık oluşturmak için birleştirilebileceğini gösterdi. Renkler daha önceden sanıldığı gibi prizmanın oluşturduğu ya da karıştırılarak elde edilen şeyler değildi; onlar en temel birimlerdi. Newton kırmızı ve mavi ışık ışınlarını ayrıştırdı ve bu renklerin artık kaç prizmadan geçirilirse geçirilsin başka renklere ayrıştırılmayacağını gösterdi.
Günümüzde aşina olduğumuz bu fikir, Newton’in önerdiği dönemde tartışmalıydı. Çağdaşları bu kurama şiddetle karşı çıkıyorlardı. Onlar beyaz ışık ile karanlığın karışımlarının (bir tür gölge olarak) renkleri oluşturduğuna inanıyorlardı. Newton en şiddetli tartışmalarını, kendi kadar ünlü çağdaşı Robert Hooke ile yaptı. İkili yaşamları boyunca herkesin önünde renk kuramını tartışmayı sürdürdü. Hooke renkli ışığın tıpkı bir renkli camdan baktığımızda gördüğümüz gibi bir izlenim olduğuna inanıyordu. Kendi görüşünü desteklemek için gerçek yaşamdan birçok sıra dışı renkli ışık olayına başvuruyor ve Newton’i daha fazla deney yapmamakla eleştiriyordu.
Newton aydınlatılmış bir odadaki cisimlerin renkli görünmesinin, belli renkteki ışınları yansıtmalarından dolayı olduğunu da fark etmişti; renk nesnenin bir özelliği değildi. Kırmızı bir koltuk en çok kırmızı ışığı, yeşil bir masa ise yeşil ışığı yansıtır. Turkuaz renkli bir yastık, mavi ve biraz da sarı ışığı yansıtır. Öteki renkler bu temel ışıkların karışımları olarak vardır.
Işık dalgaları
Newton için renkleri anlamak aslında ışığın fiziğini araştırmanın bir aracıydı. Daha başka deneyler de yaparak ışığın birçok yönden aslında su dalgaları gibi hareket ettiği sonucuna vardı. Işık, deniz dalgalarının liman duvarlarının çevresinde bükülmesine benzer bir şekilde önüne çıkan engellerin çevresinde bükülüyordu. Işık ışınları da parlaklıklarını güçlendirecek ya da zayıflatacak biçimde tıpkı su dalgalan gibi birbirlerine eklenebiliyordu. Newton, su dalgalarının görünmeyen su moleküllerinin büyük ölçekli hareketi oluşu gibi, ışık dalgalarının da çok küçük, atomdan bile küçük ışık cisimciklerinin dalgalanması olduğuna inanıyordu. Newton’ın bilmediği (ve yüzlerce yıl sonra keşfedilecek olan) şey, ışığın katı parçacıkların dalgalanması değil, elektromanyetik dalgalar olduğuydu. Newton’ın ışık cisimcikleri fikri rafa kaldırıldı. Ne var ki Einstein ışığın enerjili ama kütlesiz parçacıklar gibi de davranabildiğini gösterince, bu fikir yeni biçimiyle tekrar canlandı.
Dalga hareketi pek çok farklı şekilde ortaya çıkabilir. İki temel dalga tipi vardır: boyuna dalga ve enine dalga. Dalgaları üreten atımlar dalgaların ilerlediği doğrultuda hareket ediyorsa, boyuna dalgalar, diğer adıyla sıkıştırma dalgaları oluşur. Örneğin bir davulun havada titreşen derisinin neden olduğu ses dalgaları, boyuna dalgalardır, çünkü derinin titreme doğrultusuyla ses dalgasının çıkış doğrultusu aynıdır. Bu dalga bir kırkayağın yürürken ayaklarının dalgalanmasına benzer. Ayaklar önce birbirine yaklaşarak toplanır, ardından birbirinden olabildiğince açılırlar. Işık ve su dalgaları ise enine dalgalardır. Çalkantıyı yaratan hareketin doğrultusu, dalganın ilerlediği yöne diktir. Bir urganı bir ucundan tutup aşağı yukarı sallarsanız, urgan boyunca bir dalga sizden uzaklaşarak ilerler. Burada elinizin hareketi dalganın ilerleme yönüne diktir. Benzer şekilde yılanlar da vücutlarını iki yana doğru hareket ettirip enine dalgalar oluşturarak ilerler. Su dalgaları da enine dalgalardır; çünkü su molekülleri aşağı yukarı hareket ederken, dalga ufka doğru hareket eder. Işık dalgalarının enine hareketi ise dalganın yayılım yönüne dik doğrultudaki elektrik ve manyetik alanların güçlerindeki değişimden kaynaklanır.
Tayf boyunca
Işığın farklı renkleri, bu elektromanyetik dalgaların farklı dalgaboylarını yansıtır. Arka arkaya iki dalga tepesinin ya da dalga çukurunun arasındaki mesafeye dalgaboyu denir. Beyaz ışık bir prizmadan geçerken farklı dalgaboylarında renklere ayrışır, çünkü geçiş sırasında farklı dalgaboylarındaki ışınlar farklı açılarla kırılırlar. Prizma ışık dalgalarını dalgaboyuna göre değişen açılarla büker. Kırmızı ışık en az bükülürken, mor en çok bükülür. Böylece gökkuşağındaki renk dizilimi oluşur. Görünür ışığın tayfı dalgaboyu sırasına göre oluşur – yani en uzun dalgaboylu kırmızıdan en kısa dalgaboylu mora doğru.
Kaynak: pixabay.com
Gökkuşağının her iki ucundaki renklerin ötesinde ne vardır?
Görünür ışık, elektromanyetik tayfın yalnızca küçük bir bölümüdür. Ama bizim için çok önemlidir, çünkü gözlerimiz tayfın yalnızca bu bölümünü algılayacak şekilde evrilmiştir. Görünür ışığın dalgaboyları, atomların ve moleküllerin boyutlarıyla kabaca aynı ölçekte -metrenin on milyonda biri dolaylarında-olduğundan, ışık maddelerin atomlarıyla çokça etkileşir. Gözlerimiz tayfın kırmızıdan mora kadar olan aralığını görebilecek şekilde evrilmiştir, çünkü bu aralıktaki ışık boyları, atom yapısına en duyarlı olanlardır. Newton gözün işleyişinden çok etkilenmişti. Öyle ki kendi gözünün kenarından bir örgü iğnesi sokup bastırarak renk algısını nasıl etkilediğine bakmıştır.
Kırmızı ışıktan sonra, dalgaboyu metrenin milyonda biri dolayında olan kızılötesi ışınlar gelir. Kızılötesi ışınlar Güneş’in sıcaklığını taşırlar ve nesnelerin sıcaklığını “gören” gece görüş dürbünleriyle algılanırlar. Kızılötesinden sonra dalgaboyu sıralamasında mikrodalgalar gelir. Bunların dalgaboyları milimetre ile santimetre ölçeğindedir. Mikrodalga fırınlar, yiyeceklerdeki su moleküllerini fırıl fırıl döndürerek yiyeceği ısıtan “mikrodalga elektromanyetik ışınları” kullanır. Tayfın öbür ucundaki morun ötesinde ise morötesi ışık bulunur. Bunlar da Güneş’ten yayılır. Büyük bölümü Dünya’nın ozon tabakasına takılsa da, yeryüzüne ulaşanlar derimize zarar verir. Daha da kısa dalgaboylarındaki X-ışınları, insan dokusundan geçebildikleri için hastanelerde kullanılırlar. En kısa dalgaboylarında ise gama ışınları vardır.
Gelişmeler
Işığın fiziğini Newton açığa kavuşturmuş, düşünürler ve ressamlar da bizim renk algımızla ilgilenmiştir. 19. yüzyılda Alman bilgini Johann Wolfgang von Goethe, insan gözünün ve beyninin yan yana dizili renkleri nasıl yorumladığını incelemiştir. Goethe, Newton’ın renk çarkına macentayı eklemiş ve aydınlatılan bir nesne ile onun gölgesinin genelde zıt renkler olduğunu -örneğin kırmızı bir şeyin gölgesinin mavi olduğunu- fark etmiştir. Goethe’nin gözden geçirip düzelttiği renk çarkı, günümüzde ressamlar ve tasarımcılar tarafından hâlâ kullanılır.
